(57)【要約】【課題】本発明は、繊維板への積層材として表面にスリット又は隙間によってブロック化した高強度鋼板を用い、薄型で軽量化することを目的とする。【解決手段】本発明による防弾材料は、防弾性を有する繊維板(2)の表面に薄い高強度鋼板(1A)を設け、この高強度鋼板(1A)をスリット(3)又は隙間(3A)によってブロック(1Aa,1Ab)化し、弾丸(4A)衝突時の運動エネルギーを吸収する構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防弾性を有する繊維板(2)の表面に高強度鋼からなる高強度鋼板(1A)を設け、前記高強度鋼板(1A)の鋼板表面には複数のスリット(3)が形成されていることを特徴とする防弾材料。
【請求項２】
防弾性を有する繊維板の表面に対して直接又は間接に、複数の高強度鋼板(1A)からなるタイル状の高強度鋼タイル(1Aa)を設け、前記各高強度鋼タイル(1Aa)間には隙間(3A)が形成されていることを特徴とする防弾材料。
【請求項３】
前記高強度鋼板(1A)と繊維板(2)との間には、金属又は合成樹脂からなる介在部材(10)が設けられていることを特徴とする請求項２記載の防弾材料。
【請求項４】
前記高強度鋼タイル(1Aa)は、弾径１２．７ミリ以下の徹甲弾に対しては、直径Ｌが前記弾径の３倍以下、厚さＴが前記弾径以下に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の防弾材料。
【請求項５】
前記高強度鋼タイル(1Aa)と前記介在部材(10)とは、クラッド鋼(11)を構成していることを特徴とする請求項２ないし４の何れかに記載の防弾材料。
【請求項６】
前記高強度鋼板(1A)及び高強度鋼タイル(1Aa)は、工具鋼、マルエージ鋼及びナノテクメタルの何れかからなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の防弾材料。
【請求項７】
前記スリット(3)又は隙間(3A)により、前記繊維板(2)及び高強度鋼板(1A)は曲折できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の防弾材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防弾材料に関し、特に、防弾性を有する繊維板と薄い高強度鋼板を組合わせ、高強度鋼板にスリット又は隙間を形成することにより、軽くて曲折可能で徹甲弾に対して良好な防弾性を有する構成を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の防弾材料としては種々開発されているが、防弾材料としての特性を考えると、比強度（強度÷比重）よりは比強伸度［（強度×伸び）÷比重］が極めて重要である。
【０００３】
【表１】
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【０００４】
表１の第１表は、現在採用されている各種防弾材料の前記比強伸度を示し、近年開発されたアラミド繊維織物（ＦＲＰ）及びＰＢＯ繊維織物（ＦＲＰ）を層状に成形した構成からなる繊維板（当業者間ではスーパー繊維と云われる）が極めて防弾性に優れていることが明らかである。
【０００５】
一方、実際の防弾性能を確認してみると、簡単な状況ではなく、弾丸の種類によってその傾向が異なることが判明している。特に、徹甲弾（例えば、直径５ミリ）に対する防弾性能は、前記繊維板の期待値とはかけ離れて良好ではないことが判明している。
【０００６】
前記徹甲弾に対して繊維板の防弾性能が良好でない理由は、この徹甲弾の弾心の鋭角状の先端形状によって繊維の織物が押し拡げられて貫通しやすくなるものと考えられている。
この欠点を補うため、他の防弾材料と組合わせた複合防弾材料が提案されているが、そのうち、最も成功した例として、セラミックスと前記繊維板を積層させた防弾材料を挙げることができる。
【０００７】
前記防弾材料としては、図７に示されるように、セラミックスであるアルミナ板１と繊維板２の組合せの構成であるが、アルミナ板１に衝突した弾丸４Ａの弾心はアルミナ板１の高硬度により先端が潰されるばかりでなく、破砕したアルミナ板１の一部が弾心と繊維板２の間にクッション材としてはさまり、繊維板２の繊維が押し拡げられるのを防止し、さらに、破砕したアルミナ板１の一部が弾心の運動エネルギーを吸収する効果があることが知られている。
【０００８】
前記アルミナ板１の実際の破壊状況は、図８に示されるように、アルミナ板１の低引張強度（高圧縮強度）に基づくため、弾心の衝突点から円錐状に拡大することが明らかである。従って、所要の厚さがなければ防弾効果は難しく、概略、弾径の１．０〜１．５倍の厚さが必要と考えられている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−５０１６８３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１０３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の防弾材料は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、スーパー繊維と云われる繊維板がいかに高性能化しても軽量化には限界があり、アルミナ板の厚さが弾径の１．０〜１．５倍必要であるが故に、アルミナ板１の厚さが例えば弾径７．６ミリ程度の徹甲弾の場合、約１０ミリで、その重量が防弾材の７０％程度を占めることになり、軽量化防弾材の開発には、如何にしてアルミナ板１、すなわち、セラミックスを薄肉化できるか否かによっていた。
また、アルミナ板１は、運動エネルギーの軽減の他、弾心材の圧縮変形・破壊による断面増効果が大きいため、このアルミナ板よりも軽い材料でこの機能を分担できれば、軽量化の可能性があり、軽量化された高性能の防弾材料の開発が切望されていた。さらに、通常のアルミナ板は、１個の弾が衝突すると、そのアルミナ板全体にき裂が生じ、２発目の耐弾性能が低下し、耐マルチヒット性向上も課題として残っていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による防弾材料は、防弾性を有する繊維板の表面に高強度鋼からなる高強度鋼板を設け、前記高強度鋼板の鋼板表面には複数のスリットが形成されている構成であり、また、防弾性を有する繊維板の表面に対して直接又は間接に、複数の高強度鋼板からなるタイル状の高強度鋼タイルを設け、前記各高強度鋼タイル間には隙間が形成されている構成であり、また、前記高強度鋼板と繊維板との間には、金属又は合成樹脂からなる介在部材が設けられている構成であり、また、前記高強度鋼タイルは、弾径１２．７ミリ以下の徹甲弾に対しては、一辺の長さが前記弾径の３倍以下、厚さＴが前記弾径以下に形成されている構成であり、また、前記高強度鋼タイルと前記介在部材とは、クラッド鋼からなる構成であり、また、前記高強度鋼板及び高強度鋼タイルは、工具鋼、マルエージ鋼及びナノテクメタルの何れかからなる構成であり、また、前記スリット又は隙間により、前記繊維板及び高強度鋼板は曲折できるようにした構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による防弾材料は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、繊維板に積層する部材として高強度鋼板を用い、スリットを形成しブロック状とするか、又は、タイル状として隙間を形成しているため、従来のアルミナ板と同様の弾衝突時の運動エネルギーを吸収して弾丸を捕捉すると共に、繊維板で受け止めることができ、アルミナ板よりも大幅に軽量化された防弾材料を得ることができる。
また、高強度鋼板にスリットが形成されているか、又は、タイル状のブロック状であるため、防弾材料を曲折自在とすることができ、防弾材料の用途を大幅に拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、繊維板に積層させる部材を高強度鋼板とし、これをスリット形成又はタイル状のブロックとして、高効率に運動エネルギーを吸収し、従来よりも軽量化し、かつ、曲折可能とする防弾材料を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１４】
以下、図面と共に本発明による防弾材料の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において符号２で示されるものは、従来例で述べたスーパー繊維からなる防弾性を有する繊維板であり、この繊維板２に積層される部材としては、工具鋼、マルエージ鋼及びナノテクメタル等からなる薄肉（例えば、弾径７．６ミリの徹甲弾の場合３ミリ）の高強度鋼板１Ａが採用されている。
前記高強度鋼板１Ａの弾丸が衝突する側の表面１Ｂには、その厚さ方向に沿って形成され、所定間隔に位置する複数のスリット３が形成され、このスリット３の深さを調節することにより、この繊維板２と高強度鋼板１Ａからなる防弾材料４を曲折可能に構成することができる。また、各スリット３間がブロック１Ａｂとして形成され、弾丸４Ａはほぼこのブロック１Ａｂに当ることになる。
【００１５】
図２の形態は、図１の他の形態を示す構成例であり、前記高強度鋼板１Ａと繊維板２との間に、介在部材として、鉄、アルミニウム、チタン等の延性金属１０を介在させ、前記高強度鋼板１Ａには前記スリット３が形成され、この高強度鋼板１Ａと延性金属１０とによってクラッド鋼１１を構成している。尚、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００１６】
また、図３は図２の他の形態を示す構成例であり、前記スリット３の代わりに、高強度鋼板１Ａを、例えば、２０ミリ角で厚さ３〜５ミリ（厚さ５ミリ以下が最適）のタイル状に高強度鋼タイル（ブロック）１Ａａとして切り出し、前記スリット３と同じ間隔の隙間３Ａを介して延性金属１０上に接着２０で貼着し、構造としては図２の形態と同じ構成としている。
尚、鉄の比重は７．８でセラミックスの比重は３．９０であるので、弾径７．６ミリの徹甲弾の場合、通常９ミリ厚のセラミックスを使用しているため、５ミリ以下であればセラミックスと同等か又は軽くなるが、どこまで薄くできるかは防弾材料の強度により決まる。
また、弾心が高強度鋼板１Ａに衝突した時、弾心に面圧力が発生するが、この面圧力とつり合うせん断力が弾心径に等しい高強度鋼板１Ａに発生する。
従って、前記ブロック１Ａｂの一辺の長さは、弾の運動エネルギーを吸収するために破片化された高強度鋼板１Ａの１個のブロック１Ａｂ当りの重量が弾の重量と同等かそれ以上にする必要があることに基づいており、例えば、直径７．６ミリの徹甲弾は重量が約１０ｇであるため、一辺の長さと厚さＴの関係を種々実験の結果、一辺の長さは前記徹甲弾の弾径の３倍以下、厚さＴは前記弾径以下として用いることが好適であった。
また、前述の弾径については、各種実験の結果、弾径１２．７ミリ以下の場合も、一辺の長さは弾径の３倍以下、厚さは弾径以下が好適であった。
尚、この図３の延性金属１０の代わりに周知のアラミド繊維（ＦＲＰ）とすることも可である。尚、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略している。
【００１７】
前記防弾材料４の前記高強度鋼板１Ａのスリット３又は隙間３Ａは、図４及び図５で示されるように、２０ミリ角の前記ブロック１Ａｂ、１Ａａの中に形成され、例えば、９０ミリ角の場合には、縦横８本ずつ形成されている。
前述のように、各ブロック１Ａａ、１Ａｂはスリット３又は隙間３Ａで形成されているため、弾丸４Ａを受けた時に飛散しやすく、それによって運動エネルギーを効果的に吸収し、マルチヒット性（１発ではなく、複数発の弾丸を受けた場合）に対する対応も可能とするものである。特に、ナノテクメタルの場合は、ｍ２当り１０ｋｇ軽くできる。尚、前記高強度鋼板１Ａは、１枚の場合に限らず、２枚重ねとすることもできる。
【００１８】
本発明におけるアルミナ材の代わりとなる金属材料は、引張り強さ（ＴＳ）が２００ｋｇ／ｍｍ２以上の強度レベルが望ましく、表１の第１表に示されるように、周知の工具鋼、マルエージ鋼及びナノテクメタル（結晶粒サイズがサブミクロン（１００ミクロン以下）で焼結した材料）、及び、第１表には示されていない窒素を含有したステンレス材料等が好適で、特に、ナノテクメタルは、その強度及び伸びからみて十分で理想的と云える。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
図６は、本発明による防弾材料と従来のセラミックスとの吸収エネルギー（吸収するエネルギー＝（初期弾運動エネルギー）−（貫通後弾エネルギー）の比較状態を示している。
すなわち、弾径Ｄと高強度鋼板１Ａのスリット３又はタイル状の隙間により形成される四角状のブロック１Ａａ、１Ａｂの一辺の長さすなわち直径Ｌであり、Ｌ／Ｄが２〜４でピークに達していることが明らかである。
従って、面密度を一定とし、１５０ｋｇ／ｍｍ２級高強度鋼板、２００ｋｇ／ｍｍ２級高強度鋼板および２５０ｋｇ／ｍｍ２級高強度鋼板の防弾材料の耐弾吸収エネルギーを前述の従来例（アルミナ板を用いた）の耐弾吸収エネルギーとの比で示している。
前記Ｌ／Ｄが大きいと、従来例との差が小さいが、Ｌ／Ｄが小さいと、大きい吸収エネルギーを有し、従来のアルミナ板より軽量にできることを示している。
つまり、引張り強度ＴＳが大きいほど軽量化効果が大で、伸び率ＥＬが大きいほどＬ／Ｄの範囲は広くなることが明らかである。
【００２１】
図７に本発明による防弾材料と従来の各種防弾材料との面密度の比較を示しており、本発明による防弾材料の面密度が最小であることが明らかである。
【００２２】
前述の実施例から明らかなことは、表面に金属又はセラミックスを設け、裏面に繊維板を用いた特許等の従来例は種々存在するが、高強度鋼板にセラミックスと同様の機能を求めた構成はない。
すなわち、セラミックスと同様の機能とは、弾丸のエネルギーを高強度鋼板のスリット又は隙間による形成されたブロック毎の運動エネルギーとして吸収することである。
本来、金属板は大板化し、硬度は弾心より低く、その厚さが弾丸の径以上ないと先端をつぶせないところであるが、本発明ではブロック化しているためブロック個々の破壊による運動エネルギーとして吸収することができ、金属としての高延性はそれほど必要ではなく、高硬度化及び薄型化もできる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、小径弾に対してだけでなく、より大きい弾丸に対しても防弾性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による防弾材料を示す断面図である。
【図２】図１の他の形態を示す断面図である。
【図３】図１の他の形態を示す断面図である。
【図４】本発明の防弾材料の表面を示す説明図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】本発明の防弾材料と従来例の吸収エネルギーの比較を示す特性図である。
【図７】本発明の防弾材料と従来例との面密度を示す説明図である。
【図８】従来の防弾材料の動作を示す説明図である。
【図９】従来のアルミナ板の破壊を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ    高強度鋼板
２    繊維板
１Ａａ    高強度鋼タイル（ブロック）
１Ａｂ    ブロック
３    スリット
３Ａ    隙間
４    防弾材料
４Ａ    弾丸
１０    介在部材（延性金属、ＦＲＰ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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